JP2015514183A - Check valve assembly - Google Patents
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Abstract
高圧燃料噴射システムのための逆止めバルブ組立体(100)が開示される。バルブ(100)が、部分的に第1の本体部分(106)によって画定され、部分的に第2の本体部分(108)によって画定され、バルブチャンバ壁(118)を画定するバルブチャンバ(102)と、第1の本体部分(106)によって画定されるバルブシート(116)のところでバルブチャンバ(102)内に開いている、第1の本体部分(106)内に形成される入口通路(110)と、出口通路(112)と、バルブチャンバ(102)を介する出口通路(112)から入口通路(110)までの流体流れを遮断するためにバルブシート(116)に係合可能である、バルブチャンバ(102)内で受けられるバルブボール(114)と、を備える。バルブチャンバ壁(118)が、バルブチャンバ(102)内でバルブボール(114)を実質的に線形移動させるように誘導する複数のガイド部分(122a)を備える。【選択図】図4A check valve assembly (100) for a high pressure fuel injection system is disclosed. A valve chamber (102), wherein the valve (100) is defined in part by a first body portion (106) and in part by a second body portion (108), defining a valve chamber wall (118). And an inlet passage (110) formed in the first body portion (106) that opens into the valve chamber (102) at a valve seat (116) defined by the first body portion (106). A valve chamber engageable with the valve seat (116) to block fluid flow from the outlet passage (112) and the outlet passage (112) to the inlet passage (110) through the valve chamber (102). A valve ball (114) received in (102). The valve chamber wall (118) includes a plurality of guide portions (122a) that guide the valve ball (114) in a substantially linear movement within the valve chamber (102). [Selection] Figure 4
Description
本発明は高圧燃料噴射システムで使用されるためのバルブ組立体に関する。限定されないが詳細には、本発明は、燃料アキュムレータから燃料ポンプまで燃料が逆流するのを防止するためのバルブ組立体に関する。 The present invention relates to a valve assembly for use in a high pressure fuel injection system. In particular, but not exclusively, the present invention relates to a valve assembly for preventing back flow of fuel from a fuel accumulator to a fuel pump.
添付図面の図1が、例えばEP−A−1921307に記載されるような、内燃エンジンで使用されるためのコモンレールタイプの燃料噴射システムを概略的に示す。コモンレール10として知られる燃料のためのアキュムレータ容積部が高圧燃料ポンプ12から高圧燃料の供給を受ける。高圧ポンプ12が、メータリングバルブ16により低圧供給源またはリザーバ14から燃料を受け取るポンプチャンバ12aを有する。ポンプ12はまた、周期的にポンプチャンバ12aの容積を変化させるために線形往復運動するように駆動されるポンピング要素またはプランジャ12bを有する。プランジャ12bの充填ストロークまたはリターンストローク中、燃料がリザーバ14からポンプチャンバ12a内へと抜き取られ、プランジャ12bのポンピングストロークまたは前進ストローク中、燃料がポンプチャンバ12a内で加圧されて高圧下でコモンレール10内へと押し込まれる。
FIG. 1 of the accompanying drawings schematically shows a common rail type fuel injection system for use in an internal combustion engine, for example as described in EP-A-1921307. An accumulator volume for fuel, known as
コモンレール10が図1に1つのみ示される複数の燃料噴射器18へと高圧燃料を供給する。各燃料噴射器は、エンジンの関連するシリンダ22内に燃料を噴射するように制御バルブ20の制御下で動作可能である。
The
特にはプランジャ12bのリターンストローク中に、コモンレール10内で高い燃料圧力を維持するために、また、コモンレール10からポンプ12およびメータリングバルブ16に向かって高圧燃料が逆流するのを防止するために、ポンプ12とコモンレール10との間の燃料流れ経路に逆止めバルブ24(一方向バルブまたはチェックバルブとしても知られる)を有する必要がある。
In order to maintain a high fuel pressure in the
逆止めバルブ24はバルブチャンバ24b内で受けられるボール24aを備える。ポンプ12に流体連通される入口通路26がバルブシート24cのところでバルブチャンバ内に開いている。出口通路28がバルブシート24cから離れた位置でバルブチャンバ内に開いており、したがって、バルブチャンバ24bと出口通路28との間の流体連通は絶えず開いている。出口通路28がコモンレール10に流体連通される。
The
ボール24aがバルブばね24dによりバルブシート24cの方に付勢される。プランジャ12bの前進ストローク中、ボール24aがバルブシート24cから離れるように移動し、それにより、バルブチャンバ24bを通して入口通路26から燃料が流れることが可能となり、また、出口通路28を通してコモンレール10まで燃料が流れることが可能となる。プランジャ12bのリターンストローク中、ボール24aがばね24dによりバルブシート24cに係合される。それにより、コモンレール10からポンプチャンバ12aへの逆流が防止される。この構成では、ボール24aの移動が、ばね24dを適切に選択することにより正確に制御され得、ばね24dがボール24aをバルブシート24cの方に付勢するための力を決定する。
The ball 24a is urged toward the valve seat 24c by the valve spring 24d. During the forward stroke of the plunger 12b, the ball 24a moves away from the valve seat 24c, thereby allowing fuel to flow from the inlet passage 26 through the valve chamber 24b and to the
バルブの部品点数を減少させるために、および、信頼性を高めるために、バルブチャンバ24b内でボール24cが自由に移動するのを可能にするためにバルブばね24dを排除することが所望される可能性がある。このような構成では、プランジャ12bのリターンストローク中、ボール24aがポンプチャンバ12aの容積増加によって得られる部分真空により引っ張られてバルブシート24cに係合され、ボール24aに作用する高いレール圧力によりバルブシート24cに接触した状態で維持される。それにより、コモンレール10からポンプチャンバ12aへの逆流が防止される。しかし、この構成においてボールに作用する力はボール24aの各側に作用する燃料圧力のみに由来することから、ボール24aの移動の良好な制御性が低下し、それにより、逆止めバルブの開閉挙動の予測可能性が低下する。
It may be desirable to eliminate the valve spring 24d to allow the ball 24c to move freely within the valve chamber 24b to reduce valve component count and increase reliability. There is sex. In such a configuration, during the return stroke of the plunger 12b, the ball 24a is pulled by the partial vacuum obtained by increasing the volume of the pump chamber 12a and engaged with the valve seat 24c, and the valve seat is caused by the high rail pressure acting on the ball 24a. 24c is maintained in contact. Thereby, the backflow from the
こうした背景の下で、信頼性が高く、部品点数が低く、開閉挙動が正確に画定されるような逆止めバルブ構成を提供することが望まれる。 Under such circumstances, it is desirable to provide a check valve configuration that is highly reliable, has a low number of parts, and accurately defines the opening and closing behavior.
第1の態様では、本発明は、部分的に第1の本体部分によって画定され、部分的に第2の本体部分によって画定され、バルブチャンバ壁を画定するバルブチャンバと、第1の本体部分によって画定されるバルブシートのところでバルブチャンバ内に開口する、第1の本体部分内に形成される入口通路と、出口通路と、バルブチャンバを介する出口通路から入口通路までの流体流れを遮断するようにバルブシートに係合可能である、バルブチャンバ内に受け入れられるバルブボールと、を備える高圧燃料噴射システムのための逆止めバルブ組立体に関する。バルブチャンバ壁が、バルブチャンバ内でバルブボールを実質的に線形移動させるように案内する複数のガイド部分を備える。 In a first aspect, the present invention comprises a valve chamber defined in part by a first body portion, partially defined by a second body portion and defining a valve chamber wall, and a first body portion. An inlet passage formed in the first body portion that opens into the valve chamber at a defined valve seat, an outlet passage, and a fluid flow from the outlet passage through the valve chamber to the inlet passage is blocked. A non-return valve assembly for a high pressure fuel injection system comprising a valve ball received in a valve chamber that is engageable with a valve seat. The valve chamber wall includes a plurality of guide portions that guide the valve ball for substantially linear movement within the valve chamber.
ガイド部分が存在することにより、バルブボールの位置がより正確に予測され得るようにバルブボールの移動が制限される。したがって、有利には、本発明は、付勢ばねが排除される場合でも、バルブの開閉特性を制御するためにバルブチャンバおよびバルブシートの形状を最適化するのを可能にする。 The presence of the guide portion limits the movement of the valve ball so that the position of the valve ball can be predicted more accurately. Thus, advantageously, the present invention makes it possible to optimize the shape of the valve chamber and valve seat to control the opening and closing characteristics of the valve even when the biasing spring is eliminated.
さらに、バルブボールを実質的に線形移動させるように案内するためのバルブチャンバ壁のガイド部分を設けることにより、ボールがバルブシートに衝突する位置は、ガイド部分が存在しない場合よりも正確に制御される。これにより、バルブの動作寿命の比較的早期にボールおよびバルブシートが「安定状態になる(bed in)」(つまり、バルブシートの局部的領域が塑性流動によって変形しおよび/またはボールの形状に従うように摩耗する)ことが可能となり、それによりバルブシートを通しての漏洩を回避することが補助される。同様に、バルブシートから離れるようにボールが開放移動するのを制限するためにリフトストップが設けられる場合もやはり、バルブの動作寿命の比較的早期にリフトストップが同じように「安定状態になる(bed in)」。 In addition, by providing a guide portion of the valve chamber wall for guiding the valve ball to move substantially linearly, the position where the ball impacts the valve seat is more accurately controlled than when no guide portion is present. The This allows the ball and valve seat to “be in” relatively early in the valve's operating life (ie, the local region of the valve seat is deformed by plastic flow and / or follows the shape of the ball). To avoid leakage through the valve seat. Similarly, if a lift stop is provided to restrict the ball from moving away from the valve seat, the lift stop will also be “stable” (relatively early in the valve operating life). bed in) ".
本発明の一実施形態によると、第1および第2の本体部分がそれぞれ対合面を画定することができ、ここでは、第1の本体部分の対合面の一部分が第2の本体部分の対合面の一部分に当接し、それによりそれらの間にシールが形成される。有利には、この構成が、使用時にバルブチャンバ内の燃料圧力が非常に高くなる場合でもバルブチャンバからの漏洩を防止するために第1の本体部分と第2の本体部分との間に十分に良好なシールを形成する。 According to one embodiment of the present invention, the first and second body portions can each define a mating surface, wherein a portion of the mating surface of the first body portion is the second body portion. Abuts a portion of the mating surface, thereby forming a seal therebetween. Advantageously, this arrangement is sufficient between the first body portion and the second body portion to prevent leakage from the valve chamber even when the fuel pressure in the valve chamber becomes very high in use. Form a good seal.
バルブチャンバは第1の本体部分の対合面の凹部として形成され得る。例えば、バルブチャンバは第1の本体部分の対合面内の複数の孔から形成され得る。一実施形態では、バルブチャンバは、中心孔と、中心孔に重なる複数の周囲孔とから形成され、ガイド部分は、好適には、隣接する周囲孔の間の中心孔の領域によって画定される。この場合、バルブチャンバが中心容積部から側方に延在する複数のローブを備えることができる。バルブシートが中心孔の内側端部のところに画定され得る。 The valve chamber may be formed as a recess in the mating surface of the first body portion. For example, the valve chamber may be formed from a plurality of holes in the mating surface of the first body portion. In one embodiment, the valve chamber is formed from a central hole and a plurality of peripheral holes overlapping the central hole, and the guide portion is preferably defined by a region of the central hole between adjacent peripheral holes. In this case, the valve chamber can comprise a plurality of lobes extending laterally from the central volume. A valve seat may be defined at the inner end of the central hole.
これらの構成により、単純な製造プロセスを使用してバルブチャンバの形状を正確に画定することが可能となる。例えば、第1の本体部分の対合面を穿孔することにより中心孔が形成され得、次いで、適切な機械加工プロセスにより周囲孔およびバルブシートが形作られ得る。 These configurations allow the valve chamber shape to be accurately defined using a simple manufacturing process. For example, a central hole can be formed by drilling the mating surface of the first body portion, and then the peripheral hole and valve seat can be shaped by a suitable machining process.
本発明の一実施形態によると、対合面は実質的に平坦である。平坦な対合面を設けることが、特に高い平坦性を得る場合に面同士の間に良好なシールを確実に形成することの補助となる。したがって、対合面は研削され得るかまたは別の形で機械加工され得る。 According to one embodiment of the present invention, the mating surface is substantially flat. Providing a flat mating surface helps to ensure a good seal between the surfaces, especially when high flatness is obtained. Thus, the mating surfaces can be ground or otherwise machined.
バルブ組立体はスプリングを備えなくてよい。言い換えると、バルブボールが流体圧力のみによりバルブシートに係合されるように移動するように付勢される。別法として、バルブシートに係合させるようにボールを付勢するためにばねなどの付勢手段が設けられてもよい。 The valve assembly may not include a spring. In other words, the valve ball is biased to move so as to be engaged with the valve seat only by the fluid pressure. Alternatively, biasing means such as a spring may be provided to bias the ball to engage the valve seat.
本発明の一実施形態によると、第2の本体部分の対合面がボールのためのリフトストップを画定することができる。リフトストップは対合面の平坦な表面であってよい。または、別法として、リフトストップは適切に形作られてもよい。付勢手段が設けられる場合、付勢手段がバルブシートから離れるボールの移動を制限することができ、この場合、リフトストップは必要でなくてよい。 According to one embodiment of the present invention, the mating surface of the second body portion can define a lift stop for the ball. The lift stop may be a flat surface on the mating surface. Alternatively, the lift stop may be appropriately shaped. If a biasing means is provided, the biasing means can limit the movement of the ball away from the valve seat, in which case a lift stop may not be necessary.
出口通路は好適には第2の本体部分内に形成される。ある構成では、出口が第2の本体部分の対合面上で開口する。バルブチャンバが、中央孔と、中央孔に重なる複数の周囲孔とから形成される場合、出口通路はバルブチャンバの周囲孔のうちの1つの周囲孔内に開口していてよい。 The outlet passage is preferably formed in the second body portion. In one configuration, the outlet opens on the mating surface of the second body portion. If the valve chamber is formed from a central hole and a plurality of peripheral holes overlapping the central hole, the outlet passage may open into one of the peripheral holes of the valve chamber.
バルブボールの移動を制御するために、バルブシートは実質的に円錐台形であってよい。例えば、バルブシートは、約80度から約100度の間の、好適には約90度の円錐角を画定することができる。 In order to control the movement of the valve ball, the valve seat may be substantially frustoconical. For example, the valve seat can define a cone angle between about 80 degrees and about 100 degrees, preferably about 90 degrees.
一実施形態では、バルブチャンバ壁がボールの周りに等角で離間される3つのガイド部分を備える。この構成はボールの移動を制御することおよび製造を容易にすることの両方で特に有利であることが分かっている。同様の理由で、ガイド部分はバルブチャンバ壁の部分的円筒部分を含んでよい。 In one embodiment, the valve chamber wall comprises three guide portions that are equiangularly spaced around the ball. This arrangement has been found to be particularly advantageous both in controlling the movement of the ball and facilitating manufacture. For similar reasons, the guide portion may include a partial cylindrical portion of the valve chamber wall.
入口通路は、バルブシート上で開口する部分的球形の入口チャンバを備えることができる。この場合、入口通路はバルブシートのところの流体流れに悪影響を与えることなくボールの移動軸を基準として傾斜することができる。具体的には、この構成を用いることにより、ボールに作用する流体圧力がバルブシートの円周周りで実質的に一様となる。 The inlet passage may comprise a partially spherical inlet chamber that opens on the valve seat. In this case, the inlet passage can be inclined with respect to the ball movement axis without adversely affecting the fluid flow at the valve seat. Specifically, by using this configuration, the fluid pressure acting on the ball becomes substantially uniform around the circumference of the valve seat.
本発明はまた、第2の態様では、ポンプチャンバを有する高圧燃料ポンプと、複数の燃料噴射器に供給するための燃料レールと、本発明の第1の態様による逆止めバルブ組立体とを備える、内燃エンジンのための燃料噴射システムの範囲に及ぶ。燃料レールからポンプチャンバまでの流体流れが逆止めバルブによって遮断される。 The present invention also includes, in a second aspect, a high pressure fuel pump having a pump chamber, a fuel rail for supplying a plurality of fuel injectors, and a check valve assembly according to the first aspect of the present invention. Range of fuel injection systems for internal combustion engines. Fluid flow from the fuel rail to the pump chamber is blocked by a check valve.
本発明の第1の態様による好適なおよび/または任意選択の特徴は本発明の第2の態様でも単独でまたは適切に組み合わされて使用され得る。 Preferred and / or optional features according to the first aspect of the invention may be used alone or in appropriate combination in the second aspect of the invention.
次に、残りの添付図面を参照しながら単に例として本発明を説明する。 The invention will now be described by way of example only with reference to the remaining accompanying drawings.
高圧燃料噴射システムで使用されるための、本発明の第1の実施形態による逆止めバルブ組立体100が図2から図4に示される。
A
はじめに図2および図3を参照すると、バルブ組立体100が、バルブハウジング104内に画定されるバルブチャンバ102を備える。バルブハウジング104が第1のハウジング本体部分106および第2のハウジング本体部分108を備える。入口通路110が、関連付けられる高圧燃料ポンプのポンプチャンバ(図示せず)からバルブチャンバ102内に燃料を送出するために第1のハウジング本体部分106内に形成される。出口通路112が、バルブチャンバ102から高圧燃料レール(図示せず)まで燃料を運搬するために第2のハウジング本体部分108内に形成される。
Referring initially to FIGS. 2 and 3, the
バルブ組立体100がバルブチャンバ102内で受けられるバルブボール114をさらに備える。バルブボール114は、第1のハウジング本体部分106内に形成されるバルブシート116に係合されるためにチャンバ102内で移動可能であり、バルブシート116のところでは入口通路110がバルブチャンバ102内に開いている。図3で最も明瞭に示されるように、ボール114がバルブシート116に係合される場合、バルブチャンバ102から入口通路110内への燃料の逆流が防止される。
The
第1のハウジング本体部分106および第2のハウジング本体部分108が、バルブチャンバ102の周辺部周りのそれぞれの平坦な対合(mating)面106a、108aのところで互いをシールする。逆止めバルブ組立体100が高圧燃料噴射システムで使用される場合、バルブチャンバ102内の燃料圧力は200MPa(2000bar)以上であってよい。したがって、当接される対合面106a、108aの間に形成されるシールがバルブチャンバ102から燃料が漏洩するのを防止するのを確実に可能にするために、ハウジング本体部分106、108が適切なクランプ手段(図示せず)によって一体に堅固にクランプされる。
A first
有利には、逆止めバルブ組立体100が燃料ポンプ(図示せず)のハウジング内に収容され得、この場合、燃料ポンプのハウジングまたは燃料ポンプの別の構成要素がクランプ手段を形成することができる。バルブ組立体100は代わりに別の場所に収容されてもよく、例えば別個のハウジングまたはコモンレールのハウジング内に収容されてもよい。
Advantageously, the
バルブチャンバ102は第1のハウジング本体部分106の対合面106aの凹部として形成される。後で説明するように、凹部は、バルブチャンバ壁118を画定するために、対合面106aに対して垂直に、かつ対合面106aから内側に延在する複数の重なる孔から形成される。それにより、バルブチャンバ壁118が直角に対合面106aに接する(meet)。対合面106aの反対側の凹部の端部がバルブチャンバルーフ120によって閉じられ、バルブシート116が形成される。第1のハウジング本体部分106の対合面106aのところの凹部の端部が第2のハウジング本体部分108の平坦な対合面108aによって閉じられる。
The
第1のハウジング本体部分106を通してバルブチャンバルーフ120の方を見る断面図である図4をさらに参照すると、バルブチャンバ102が、バルブチャンバ壁118の3つの部分的円筒部分122aによって境界を画定される中心領域122を備える。以下ではガイド部分122aとして知られる部分的円筒部分122aは共通の円筒上に位置し、したがって、バルブチャンバ102の中心領域122が概して円筒形の容積部を形成する。
With further reference to FIG. 4, which is a cross-sectional view looking toward the
3つのローブ124が中心領域122の周囲に等角に配置され、各ローブ124が2つの隣接するガイド部分122aの間に配置される。各ローブ124はバルブチャンバ壁118の外側の部分的円筒部分124aによって画定され、一対の平行な平坦壁部分124bにより中心領域122に接合される。
Three
したがって、バルブチャンバ102が、例えば、概して円筒形の中心領域122を形成する第1の中心孔と、ローブ124の部分的円筒壁部分124aを画定するために中心領域122に重なる3つの別の孔とにより形成され得る。平坦壁部分124bは、部分的円筒壁部分124aを隣接する各ガイド部分122aに組み合わせるための適切な機械加工によって形成され得る。バルブシート116は適切な機械加工により第1の孔の内側端部のところに形成され得る。
Thus, the
図4で最も明瞭に示されるように、3つの部分的円筒ガイド部分122aはバルブボール114の周りに等角に配置される。ガイド部分122aがバルブボール114の直径に対して近接して隙間嵌めされ(close clearance fit)、それにより、バルブボール114が側方に移動することがガイド部分122aによって制限される。このようにして、バルブボール114の移動が、バルブチャンバ壁118により、第2の本体部分108の平坦な対合面108aに対して垂直に位置する軸(図3でAが付される)に沿うバルブチャンバ102内での実質的線形移動となるように案内される。
As shown most clearly in FIG. 4, the three partial
ボール114が摩耗するのを回避することを目的としておよびボール114が妨害されずに線形移動するのを可能にすることを目的として、ガイド部分122aとボール114との間に隙間またはクリアランスを作るために、ガイド部分122aによって形成される円筒の内径がボール114の外径よりも小さい。また、ガイド部分122aとボール114との間のクリアランスにより、バルブ組立体100の動作中にバルブシート116とガイド部分122aとの間のいかなる同心のずれも受け入れることが可能となる。
To create a gap or clearance between the
図2および図3で最も明瞭に示されるように、周囲ローブ124はバルブボール114が着座していないときにバルブボール114を通る燃料流れのために比較的大きい断面積を有し、それにより、ガイド部分122aが存在してもバルブを通る流量が有意に制限されることはない。
As most clearly shown in FIGS. 2 and 3, the
図2および図3から分かるように、第2のハウジング本体部分108の平坦な対合面108aの一領域がバルブチャンバ102の内部に対して露出される。この露出される領域は、バルブシート116から離れるようにバルブボール114が移動するのを制限するように機能するリフトストップ(lift stop:換言すれば、持上げ停止部)126を画定する。ボール114の側方移動がガイド部分122aによって制限されることから、ボール114は常に実質的に同じ位置でリフトストップ126に衝突する。したがって、有利には、ボール114に繰り返し衝突して変形することによりバルブ組立体100の動作寿命の比較的早期にリフトストップ126が「安定状態になる(bed in)」ようになり、変形が比較的局部的となる。
As can be seen from FIGS. 2 and 3, a region of the flat mating surface 108 a of the second
図3で最も明瞭にバルブシート116の形状を見ることができる。バルブシート116はバルブチャンバルーフ120内に円錐台形凹部を備える。この実施例では、バルブシート116によって画定される円錐角は90度である。約90度の円錐角がボール114の移動を特に良好に制御することが分かっている。別の実施例(図示せず)では、バルブシート116によって画定される円錐角は約80度から約100度の間であってよい。
The shape of the
使用時の高い燃料圧力に耐えるために、ハウジング本体部分106、108は、好適には、高強度鋼などの比較的高い強度の金属材料から作られる。対合面106a、108aは、好適には、高い平坦性を有するように正確に研削され、そうすることにより面106a、108aの間に良好なシールを確実にすることの補助となる。
In order to withstand high fuel pressures in use, the
入口通路110が、図2および図3に見られるように、部分的球形の入口チャンバ128を介してバルブシート116に連通される。入口通路110はボール114の移動軸(図3のA)に対して傾斜する。しかし、入口チャンバ128は、軸Aに同軸の円形開口部のところでバルブシート116上で開口しており、したがって、燃料圧力は、軸Aに対して平行に、ボール114に実質的に一様に作用する。
The
入口通路110は丸みのついたまたは滑らかな移行領域130のところで入口チャンバ128につながる。鋭い角部の代わりに丸みのついた移行領域130を設けることにより、第1のハウジング本体部分106内の付随する応力集中が低減され、それにより疲労破壊のおそれが軽減される。また、丸みのついた移行領域130は、入口通路110と、入口チャンバ128と、バルブチャンバ102とを通る流体流れを改善するのを補助する。
同様に、ローブ124の部分的円筒部分124aおよび平坦壁部分124bがバルブチャンバ102のルーフ120に接するところに、バルブチャンバ壁118の別の丸みのついた移行領域132が設けられる。やはり、これらの丸みのついた移行領域132は第1のハウジング本体部分106内の応力集中を軽減することを補助し、また、バルブチャンバ102を通る流体流れを改善することを補助する。
Similarly, another
入口通路110と同様に、出口通路112もボールの移動軸Aに対して傾斜する。出口通路112はバルブチャンバ102のローブ124のうちの1つのローブ内に開いている。
Similar to the
バルブボール114は適切な耐摩耗性の剛性材料から作られる。例えば、バルブボール114は、窒化シリコンなどのセラミック材料から作られてよく、焼結および研削によって製造され得る。
The
次に、本発明のバルブ組立体100が図1の燃料噴射システムに示されるバルブ24の代わりに使用されるときの、バルブ組立体100の使用の一実施例を説明する。
Next, one embodiment of the use of the
使用時、入口通路110が高圧燃料ポンプのポンプチャンバに接続され、出口通路112がコモンレールに接続される。図2から図4が、バルブボール114が閉位置にあってバルブシート116に係合された状態のバルブ組立体100を示す。
In use, the
ポンププランジャのポンピングストローク中に入口通路110の燃料圧力が増大すると、バルブシート116の上流側の、入口チャンバ128内の燃料に露出されるバルブボール114の領域に作用する燃料圧力が大幅に増大する。このように圧力が増大するとバブルボール114がバルブシート116から離れるように押圧され、バルブチャンバ102を介する入口通路110から出口通路112までの燃料の流れのためにバルブが開く。ボール114がリフトストップ126に接触すると、バルブボール114の開放移動が停止される。
As the fuel pressure in the
ボール114がバルブシート116から外れるとすぐに燃料がバルブチャンバ102のローブ124を通ってボール114の周りを比較的自由に流れることができるようになる。このように、リフトストップ126に向かって移動するときのボール114に作用する力は比較的小さくなる。したがって、本発明の設計では、特にバルブチャンバ102およびバルブシート116の形状により、リフトストップ126が損傷することが最小となる。
As soon as the
例えば、バルブシート116の幾何形状の選択、特にはシート116のシート幅および内径の選択は、ボール114に対して所望される開放力が得られるように決定され得る。リフトストップ126が損傷するのを最小にするのに加えて、このようにバルブシートの幾何形状を最適化することにより、ボール114の初期の開放移動中に燃料速度が高くなるバルブシート116のところでボール114に作用する圧力が低下するように作用するベルヌーイ効果によってボールがバルブチャンバ102内で往復運動したり振動したりすることがなくなり、また、自己閉鎖することもなくなる。
For example, the selection of the
リターンストロークの開始時、ポンププランジャが引っ込み、入口通路110内の燃料圧力が低下する。少量の燃料がバルブチャンバ102からポンプチャンバに戻り、それによりボール114が戻されてバルブシート116に係合される。残りのリターンストローク中、入口通路110内の圧力が低下することにより、および、コモンレール内に保管される燃料を原因として出口通路112内の燃料が比較的高圧であることにより、ボール114がバルブシート116に係合された状態で維持される。
At the start of the return stroke, the pump plunger retracts and the fuel pressure in the
本発明は複数の変形形態および修正形態が可能であることを認識されたい。例えば、図5が、図2から図4のバルブ組立体100とはバルブチャンバの形状が異なる、本発明の第2の実施態様による逆止めバルブ組立体200を示す。共通の参照符号で適切に示される、両方の実施形態で共通の残りの特徴は、詳細には説明されない。
It should be appreciated that the present invention is capable of multiple variations and modifications. For example, FIG. 5 shows a
図5のバルブ200では、バルブチャンバ202が、本発明の第1の実施形態と同様に、3つの部分的円筒ガイド部分122aによって画定される中心領域122を有する。しかし、この第2の実施形態では、バルブチャンバ202のローブ124、224は寸法が異なる。
In the
出口通路112が開いている方の一方のローブ124はバルブチャンバ壁118の外側の部分的円筒部分124aによって画定され、一対の平行な平坦壁部分124bにより中心領域122に接合される。
One
残りの2つのローブ224(図5では1つのみ示される)はバルブチャンバ壁118の部分的円筒部分224aのみによって画定され、平坦壁部分は用いられない。言い換えると、部分的円筒部分224aがガイド部分122aに直接に接続される。したがって、これらの2つのローブ224の断面は、出口通路122が開いている方のローブ124よりも小さい。
The remaining two lobes 224 (only one is shown in FIG. 5) are defined only by the partial cylindrical portion 224a of the
本発明はさらに別の変形形態および修正形態も可能である。具体的には、所与の用途のためにバルブの性能を最適化するために、バルブチャンバ、バルブシート、入口チャンバ、ならびに、入口通路および出口通路の幾何形状を変更することが可能である。この点に関して、バルブボールが側方さらには軸方向に自由に移動することができる場合の構成と比較して、設計時および最適化時にバルブの幾何形状をモデリングすることが大幅に単純化されるという理由で、バルブボールが実質的に線形移動軸に沿って案内されることが有利である。 The invention is capable of further variations and modifications. Specifically, the geometry of the valve chamber, valve seat, inlet chamber, and inlet and outlet passages can be modified to optimize the valve performance for a given application. In this regard, modeling the valve geometry during design and optimization is greatly simplified compared to configurations where the valve ball can move freely laterally as well as axially. For this reason, it is advantageous for the valve ball to be guided along a substantially linear movement axis.
示される実施形態では、リフトストップ126は最初は平坦表面であるが、バルブボールがはまり込む(bed in)ときにリフトストップ126がいくらか変形してもよいことを認識されたい。しかし、別の実施形態では、成形されたまたは輪郭付されたリフトストップが設けられてもよい。
In the illustrated embodiment, the
示される実施形態に示されるような、3つのガイド部分および3つのローブの構成は製造が比較的容易である。しかし、3つより多いまたは3つより少ないガイド部分およびローブが代わりに提供されもよいことを認識されたい。 The configuration of three guide portions and three lobes as shown in the illustrated embodiment is relatively easy to manufacture. However, it should be appreciated that more or fewer than three guide portions and lobes may be provided instead.
本発明の示される実施形態は、バルブボールをシートに係合させるように付勢するための付勢ばねを必要としない。このようなスプリング無しの構成では、バルブボールは流体圧力のみによってシートに係合されるように移動させられる。しかし、別の構成では、ばね付勢手段または別の弾性付勢手段が設けられてもよく、この場合、第2の本体部分の平坦対合面が、リフトストップとしてではなく、ばねのための当接表面として使用され得る。 The illustrated embodiment of the present invention does not require a biasing spring to bias the valve ball into engagement with the seat. In such a springless configuration, the valve ball is moved to engage the seat only by fluid pressure. However, in other configurations, a spring biasing means or another elastic biasing means may be provided, in which case the flat mating surface of the second body portion is not as a lift stop but for the spring. It can be used as an abutment surface.
添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の別の修正形態および変形形態も企図され得る。 Other modifications and variations of the present invention may be contemplated without departing from the scope of the present invention as defined in the appended claims.
Claims (13)
部分的に第1の本体部分(106)によって画定され、部分的に第2の本体部分(108)によって画定され、バルブチャンバ壁(118)を画定するバルブチャンバ(102)であって、前記第1の本体部分(106)および前記第2の本体部分(108)は、それぞれ、実質的に平坦な対合面(106a、108a)を画定し、前記第1の本体部分(106)の前記対合面(106a)の一部分が前記第2の本体部分(108)の前記対合面(108a)の一部分に当接し、これにより前記第1の本体部分(106)および前記第2の本体部分(108)の間にシールが形成される、バルブチャンバ(102)と、
前記第1の本体部分(106)によって画定されるバルブシート(116)のところで前記バルブチャンバ(102)内に開口する、前記第1の本体部分(106)に形成される入口通路(110)と、
出口通路(112)と、
前記バルブチャンバ(102)を介する前記出口通路(112)から前記入口通路(110)までの流体流れを遮断するように前記バルブシート(116)に係合可能である、前記バルブチャンバ(102)内に受け入れられるバルブボール(114)と
を備え、
前記バルブチャンバ壁(118)が、前記バルブチャンバ(102)内で前記バルブボール(114)を実質的に線形移動させるように案内する複数のガイド部分(122a)を備える、
逆止めバルブ組立体(100)。 A check valve assembly (100) for a high pressure fuel injection system comprising:
A valve chamber (102) defined in part by a first body portion (106), partially defined by a second body portion (108) and defining a valve chamber wall (118), said first One body portion (106) and the second body portion (108) each define a substantially flat mating surface (106a, 108a), and the pair of first body portions (106). A portion of the mating surface (106a) abuts a portion of the mating surface (108a) of the second body portion (108), whereby the first body portion (106) and the second body portion ( A valve chamber (102) in which a seal is formed between
An inlet passage (110) formed in the first body portion (106) that opens into the valve chamber (102) at a valve seat (116) defined by the first body portion (106); ,
An exit passageway (112);
In the valve chamber (102), engageable with the valve seat (116) to block fluid flow from the outlet passage (112) to the inlet passage (110) through the valve chamber (102). A valve ball (114) received in the
The valve chamber wall (118) comprises a plurality of guide portions (122a) for guiding the valve ball (114) to move substantially linearly within the valve chamber (102).
Check valve assembly (100).
ポンプチャンバを有する高圧燃料ポンプと、
複数の燃料噴射器への供給のための燃料レールと、
請求項1から12までのいずれか一項に記載の逆止めバルブ組立体(100)と
を備え、
前記燃料レールから前記ポンプチャンバまでの流体流れが前記逆止めバルブ組立体(100)によって遮断される、
燃料噴射システム。 A fuel injection system for an internal combustion engine comprising:
A high pressure fuel pump having a pump chamber;
A fuel rail for supply to a plurality of fuel injectors;
A check valve assembly (100) according to any one of the preceding claims,
Fluid flow from the fuel rail to the pump chamber is blocked by the check valve assembly (100);
Fuel injection system.
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